JP2927596B2

JP2927596B2 - 非移行式プラズマジェット揺動方法およびプラズマジェット装置

Info

Publication number: JP2927596B2
Application number: JP4031886A
Authority: JP
Inventors: 多聰本; 野忠星; 元純秋
Original assignee: NITSUTETSU YOSETSU KOGYO KK
Current assignee: NITSUTETSU YOSETSU KOGYO KK
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH05234695A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気アーク放電により
プラズマ化した高温ガス噴射すなわちプラズマジェット
の揺動方法およびこれを実現するプラズマジェット装置
に関する。

【０００２】

【従来技術】この種のトーチは、物体の高温処理又は加
工に使用され、例えば金属の加熱，溶融等に用いられ
る。

【０００３】例えば特開昭５４−２４２４９号公報に
は、鋳造金属材又は圧延金属材の表面の欠陥を、金属材
表面を移行式のプラズマジェットトーチで溶融させるこ
とにより除去する、欠陥除去方法が提示されている。幅
広い欠陥除去を行うために、プラズマジェットトーチと
金属材との間に、電磁石コアが配置され、これがトーチ
から金属材に移行するアークすなわちプラズマアーク電
流に対して直交する磁界を及ぼし、プラズマアーク電流
を偏向させる。電磁石の通電方向を交互に反転すること
により、プラズマアーク電流が往復動して金属材表面を
走査する。これにより幅広い面積の欠陥除去が行われ
る。特開昭５４−２４２４９号公報には、移行式のプラ
ズマアーク電流と金属材との間に、電気コイルを介挿し
これによりプラズマアーク電流を往復動させる態様も開
示されている。

【０００４】一方、非移行式のプラズマアークは、高温
局部加熱が特徴であるが、鋼板のミクロンオーダでの表
面処理では均一で広範囲な熱源が必要となる。しかしな
がら非移行式のプラズマジェットトーチにおけるプラズ
マジェット揺動装置はなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本出願人は内
ノズル部材と外電極部材の間に断熱カラーを介挿してプ
ラズマノズルからプラズマ出射開口に進むプラズマ流路
を囲み、断熱カラーを横切る磁束を発生させる電気コイ
ルを備える非移行式のプラズマジェットトーチを提示し
た（特願平３−４０２７３号）。

【０００６】これによれば、磁束をかける位置をトーチ
内のアーク電流を狭窄している部位として作用させてい
る、すなわちプラズマアーク電流は元部で磁界の作用を
受けて偏向するので、比較的に小さい電気コイルで比較
的に大きな偏向量を得ることができ、プラズマジェット
フレームはコイルに流れる電流の方向及び大きさに対応
して揺動できる。

【０００７】しかし、アーク電流路が電極先端と外電極
部材のノズル内側面の間に形成され該ノズル内側面に陽
極点が形成されるが、プラズマアーク電流の元部に磁界
を強制的に作用させるため、プラズマアーク電流の陽極
点が影響を受け、陽極点が一点に留まろうとするのに対
して磁界（の方向）の変化によるアーク電流に作用する
力の方向の変化により、アーク電流路が大きく湾曲し延
べ長が過大になったときに切れて陽極点が一気に別の位
置に移動する（アークの引張り切り現象）。このような
アーク電流路の伸張と陽極点の間欠的な移動が繰返えさ
れる。このような陽極点の挙動により、陽極点一点に瞬
時にエネルギーが過度に集中しそこの金属が蒸発する。
これによりノズル表面は凸凹の面となり蒸発が更に多く
なる。その結果、蒸発金属がプラズマジェットに乗って
加工対象材に付着し、メッキした様な金属被膜が形成さ
れる。すなわち、意図しない、外電極部材の材料金属
（例えば銅）の被膜を生ずるという問題がある。

【０００８】本発明は、この種の問題点を改善すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、プラズマト
ーチのプラズマノズルより噴射するプラズマジェット
に、プラズマノズルの中心軸線と交差する方向で揺動ガ
スを当て、該方向の揺動ガス流量の増，減を交互に繰返
してプラズマジェットを前記方向に揺動させる。

【００１０】

【作用】例えば１個の揺動ガス噴出口(OUT1)から、プラ
ズマジェットにノズル(6n,8n)の中心軸線と交差する方
向(左方向)に揺動ガスを当て、該方向の揺動ガス流量の
増，減を交互に繰返すと、揺動ガス流量が増大したとき
プラズマジェットが、該中心軸線から該方向(左方向)に
ある角度振れ、揺動ガス流量が減少したとき中心軸線近
くに戻り、揺動ガス流量の増，減の交互繰返しにより、
プラズマジェットが中心軸線から左方向に繰返し往復動
する。これにより、プラズマジェットをこのように揺動
させない場合よりも、広い幅で加工対象材表面がプラズ
マジェットにさらされる。揺動ガス噴出口を複数とする
ことにより、種々の揺動幅，揺動パターン等を実現しう
る。

【００１１】プラズマジェットのこのような偏向すなわ
ち揺動は、ノズル穴先端部に発生している陽極点より前
方のノズル穴より放出されたプラズマジェットに対し
て、揺動ガス流によりもたらされるので、陽極点および
プラズマアーク電流路は磁界を作用させる場合のような
挙動を示さない。すなわち、陽極点は自然挙動を行な
い、外力による強制移動をすることがなくなり、アーク
の引張り切り現象での、局部過熱による金属蒸発をする
ことがない。したがって上述の従来の問題点が改善され
る。

【００１２】本願の各発明の他の目的および特徴は、図
面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１３】

【実施例】

（第１実施例）図１に本発明の第１実施例の縦断面を示
し、図２に、図１に示すプラズマジェットトーチの下面
を示す。なお、図１は図２のＩ−Ｉ線断面図である。ト
ーチ基幹５の上端部には電極台４が装着されており、こ
の電極台４に電極キャップ３が結合されている。電極キ
ャップ３は、電極１が通ったチャック２を締め付けてお
り、これにより電極１を、円筒状基幹５の中心軸位置
に、位置決めしている。

【００１４】基幹５の下端部には内ノズル部材６が装着
されており、内ノズル部材６と電極１の間にセンタリン
グストーン７が介挿され、このセンタリングストーン７
が、基幹５の下端部において、内ノズル部材６の中心軸
に電極１の中心軸を合わすように、電極１を位置決めし
ている。内ノズル部材６の下底の中心位置には内ノズル
（プラズマノズル）６ｎが開けられている。電極１と内
ノズル部材６の間の空間には、電極ガス（本実施例では
アルゴンガスＡｒを使用）が供給される。

【００１５】基幹５の下端には外ノズル部材８が装着さ
れており、その中心軸に、電極１の中心軸および内ノズ
ル６ｎの中心軸に合せて、内ノズル６ｎよりもやや大径
の外ノズル８ｎが開けられている。内ノズル部材６の下
底外表面と外ノズル８の上面の間には、半径方向にガス
通口を開けたリング状の絶縁カラー１４が介挿されてい
る。内ノズル部材６と外ノズル部材８の間の空間には強
旋回流の加熱ガスが供給される。なお、加熱ガスとして
還元性ガス，不活性ガスあるい活性ガスを使用すること
もできる。外ノズル部材８にはトーチ冷却水が供給さ
れ、この冷却水は外ノズル部材８から出て基幹５の水路
を通って内ノズル部材６の水路に入り、そして内ノズル
部材６を出て更に基幹５を通ってトーチ外部に排出され
る。

【００１６】電極１（負極）と内ノズル部材６（正極）
の間にアーク電圧を印加して電極１と内ノズル６ｎの間
にアークを生起し次に外ノズル部材８に正極電圧を印加
して電極１／内ノズル６ｎ間のアークを電極１／外ノズ
ル８ｎ間に移行させる。加熱ガスは、高速の旋回流とな
っているためノズル穴の中心部は、ガスの遠心力により
減圧されており、これにより電極からのアークは外ノズ
ル８ｎの先端部まで誘導されて陽極点が生成される。加
熱ガスは、外ノズル穴８ｎ間でアークにより高温に加熱
され外ノズル穴よりプラズマジェットとなって放出され
る。

【００１７】外ノズル部材８の下底外表面部にはプラズ
マジェット流を揺動させる揺動ガス（本実施例では窒素
ガスＮ₂を使用）を供給する揺動ガス供給管９₁，９₂が
固着されている。なお、揺動ガスとしては窒素ガスＮ₂
の他、還元性ガス，不活性ガスあるい活性ガス等を使用
することもできる。揺動ガス噴出口ＯＵＴ１，ＯＵＴ２
は、プラズマジェット流の流れ軸（電極１の中心軸）線
方向に対して所定の角度をなしている。

【００１８】揺動ガス供給管９₁，９₂にはソレノイドＳ
ＯＬ１，ＳＯＬ２が装着され、ソレノイドＳＯＬ１，Ｓ
ＯＬ２のオン／オフにより揺動ガスの供給が制御され
る。

【００１９】図３にソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ２のオ
ン／オフ制御を行う電気回路を示し、図４にソレノイド
ＳＯＬ１，ＳＯＬ２のオン／オフ、揺動ガス噴出口ＯＵ
Ｔ１，ＯＵＴ２からの噴出ガス量，プラズマフレームの
揺動方向およびプラズマアーク電流のタイムチャートを
示す。図３において、接点Ａ１，Ａ２，Ｂ１およびＣ２
はリレーのａ接点を示し、接点Ｃ１はリレーのｂ接点を
示す。接点Ｔ１ａはタイマＴ１の時限ａ接点を示し、接
点Ｔ２ａはタイマＴ２の時限ｂ接点を示す。

【００２０】（１）スタートスイッチＰＢ１が押され
ると、コイルＡがオンし接点Ａ１およびＡ２が閉とな
る。これによりＸ₁−Ｙ₁端子間はストップスイッチＰＢ
２により導通が遮断されない限り自己保持回路を形成す
る。また、タイマＴ１およびコイルＢがオンし（最初コ
イルＣはオフより接点Ｃ１は閉）接点Ｂ１が閉となるた
めソレノイドＳＯＬ１はオンする。よって、図４に示す
ように揺動ガス噴出口ＯＵＴ１からガスの噴出が始ま
り、プラズマアークは左に揺動される。

【００２１】（２）タイマＴ１が時間Ｔ１をオーバす
ると、時限接点Ｔ１ａが閉となりタイマＴ２およびコイ
ルＣがオンする。これによりＣ１が開よりコイルＢがオ
フ，接点Ｃ２が閉となるためソレノイドＳＯＬ１はオ
フ，ソレノイドＳＯＬ２はオンする。よって、図４に示
すように揺動ガス噴出口ＯＵＴ１からガスの噴出はなく
なり同時に揺動ガス噴出口ＯＵＴ２からガスの噴出が始
まり、プラズマアークは右に揺動される。

【００２２】（３）タイマＴ２が時間Ｔ２をオーバす
ると、時限接点Ｔ２ａが開となりタイマＴ１がオフし時
限接点Ｔ１ａが開となる。時限接点Ｔ１ａ開よりタイマ
Ｔ２及びコイルＣがオフとなり時限接点Ｔ２ａ及び接点
Ｃ１閉よりコイルＢがオンする。これによりソレノイド
ＳＯＬ２はオフ，ソレノイドＳＯＬ１はオンし（１）と
同様になる。よって、図４に示すように揺動ガス噴出口
ＯＵＴ２からガスの噴出はなくなり同時に揺動ガス噴出
口ＯＵＴ１からガスの噴出が再度始まり、プラズマアー
クは左に揺動される。

【００２３】（４）以後、（２）→（３）→（２）→
（３）→・・・の動作を繰り返す。よって、図４に示す
ように揺動ガスの切替えが行われ、プラズマフレームが
左右に揺動する。また、プラズマアーク電流を揺動ガス
の流量の増減に同期させ、プラズマフレームの揺動が小
さいときにはプラズマアークの電流値が低になるように
し、プラズマフレームの揺動が大きいときには電流値が
大となるように変化させている。これはプラズマフレー
ムの中央位置で熱量を下げ、対象鋼体の加熱面の被熱量
を一定とするためである。なお、同様に加熱ガス量を揺
動ガスの流量の増減に同期させ、プラズマフレームの揺
動が小さいときには加熱ガス量を小さくし、プラズマフ
レームの揺動が大きいときには加熱ガス量を大きくして
もよく、プラズマアーク電流および加熱ガス量を揺動ガ
スの流量の増減に同期させてもよい。

【００２４】図５に揺動ガス噴出口ＯＵＴ１からのガス
噴出によりプラズマアーク電流が左に揺動した状態を示
す。鋼体１５は紙面手前方向に移動している。

【００２５】ここで、プラズマジェット電流を端部で２
００〜５００Ａ，中央部で１００〜４００Ａとし、加熱
ガス（水素ガス使用）を５０〜２５０ＮＬ（リットル）
／ｍｉｎ，電極ガス（アルゴンガス使用）を２０〜５０
ＮＬ（リットル）／ｍｉｎ，揺動ガス（窒素ガス使用）
を３０〜２００ＮＬ（リットル）／ｍｉｎでそれぞれ供
給し、鋼体１５をプラズマジェットを照射させながら移
動させた場合に、鋼体１５の酸化表面を広範囲に還元で
きた。そのときの還元領域の幅は揺動させたときは揺動
させないときの５倍以上の幅を得ることができた。

【００２６】なお、本実施例では揺動ガスの切替えによ
りプラズマアークを左右に揺動させたが、揺動ガス噴出
口ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から同時に噴出させてもよい。こ
れによればプラズマジェット流の軸方向の流速を阻害
し、噴出口ＯＵＴ１と噴出口ＯＵＴ２を結ぶ線に対して
垂直な方向（図５の紙面に垂直方向）に分散させること
により鋼体１５の加熱面の被熱量を一定にすることがで
きる。

【００２７】また、本実施例では揺動ガスの噴出口は、
ノズル中心軸線を間に置いて１８０度相対向している
が、１８０度以下あるいは１８０度以上の対向角度で対
向してもよい。

【００２８】（第２実施例）図６に本発明の第２実施例
の縦断面を示す。第１実施例では揺動ガスの切替えをソ
レノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ２で行ったが、第２実施例で
はこれにかえて回転カム式ガス分配装置２０を装着した
ものである。その他の構造は、上述の第１実施例の構造
と同様である。

【００２９】図７に回転カム式ガス分配装置２０の構成
概要を示し、図８に図７のＷ−Ｗ線断面図を、図９に図
７のＶ−Ｖ線断面図を示す。回転カム式ガス分配装置２
０は、分配本体２１，偏心部２２ａを有するガス分配カ
ムロータ２２およびガス分配カムロータ２２に結合され
た回転軸２４を有するギア２３を介してガス分配カムロ
ータ２２を回転させるモータ２５等から構成されてい
る。

【００３０】分配本体２１には、ガス流路が設けられ、
そのガス流路に揺動ガス供給管９₁，９₂および図示しな
いガス供給源から流量設定された揺動ガスを回転カム式
ガス分配装置２０に供給するガス管２６が挿入されてい
る。図７に示すように、ガス分配カムロータ２２の内部
には円筒形の空洞２７が形成されており空洞２７に細管
２８ａ，２８ｂの一端が挿入されている。図８に示すよ
うに、ガス管２６の挿入部ではガス分配カムロータ２２
の周りを覆う空間部２９が設けられ、空間部２９に細管
２８ａの他端が挿入されているので、モータ２５により
ガス分配カムロータ２２が回転してもガス管２６から空
洞２７に揺動ガスが常に供給される。また、図９に示す
ように、揺動ガス供給管９₁，９₂の挿入部ではガス分配
カムロータ２２に偏心部２２ａが設けられ、偏心部２２
ａにより形成される空間部３０に細管２８ｂの他端が挿
入されているので、モータ２５によりガス分配カムロー
タ２２が回転し偏心部２２ａが揺動ガス供給管９₁に対
向する位置にくると揺動ガスが揺動ガス供給管９₁を介
して揺動ガス噴出口ＯＵＴ１に供給される。更に、ガス
分配カムロータ２２が１８０度回転すると偏心部２２ａ
は揺動ガス供給管９₂に対向する位置にくるので、揺動
ガスが揺動ガス供給管９₂を介して揺動ガス噴出口ＯＵ
Ｔ２に供給される。なお、符号３１はベアリングであ
り、３２はＯリングである。

【００３１】図１０にガス分配カムロータ２２の回転位
置（偏心部２２ａの位置を基準点Ｐとする）に対する噴
出口ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から噴出されるガス流量および
プラズマフレームの揺動方向を示すタイムチャートを示
す。これによれば第１実施例で示すように（図４）揺動
ガスをパルス状に噴出させるのではなく滑らかに揺動ガ
スを噴出口ＯＵＴ１および噴出口ＯＵＴ２に供給できる
ので、第１実施例のプラズマフレームの揺動（図４）と
比較して滑らかにプラズマフレームを揺動させられ、プ
ラズマジェットフレームの揺動ガスによる瞬時変化によ
る乱れが少ない。

【００３２】（第３実施例）図１１に本発明の第３実施
例の縦断面を示し、図１２に、図１１に示すプラズマジ
ェットトーチの下面を示す。なお、図１１は図１２のＩ
Ｘ−ＩＸ線断面図である。第３実施例は、第２実施例に
示す揺動ガス噴出口ＯＵＴ１とＯＵＴ２を結ぶ線に対し
て垂直方向（図１１の紙面に垂直方向）に揺動ガス噴出
口ＯＵＴ３，ＯＵＴ４を、更に２個設けたものであり、
揺動ガスの噴出を所定時間ラップさせながら切替えを行
う。すなわち、揺動ガス噴出口ＯＵＴ１→ＯＵＴ３→Ｏ
ＵＴ２→ＯＵＴ４→ＯＵＴ１→・・・と順次円を描くよ
うにして揺動ガスを噴出する。揺動ガスの分配には第２
実施例で示したと同様の回転カム式ガス分配装置（図７
に揺動ガス噴出口ＯＵＴ３，ＯＵＴ４への分配機構を設
けたもの）を使用した。図１３に第２実施例の図１０に
かわるＶ−Ｖ線断面図を示し、図１４に、図１３に示す
ガス分配カムロータ２２の回転位置（基準をＰ点）に対
する噴出口ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３およびＯＵＴ
４から噴出されるガス流量およびプラズマフレームの揺
動方向を示すタイムチャートを示す。なお、揺動方向は
図１２に示すａ，ｂ，ｃ〜ｇに対応させたものである。
この結果、プラズマフレームは円錐状の運動となるの
で、直線状を往復運動する第２実施例と比較してプラズ
マフレームの動きは円滑となり、先端部フレームのゆら
ぎも少ない。

【００３３】（第４実施例）図１５に本発明の第４実施
例の縦断面を示し、図１６に、図１５に示すプラズマジ
ェットトーチの下面を示す。なお、図１５は図１６のＩ
Ｉ−ＩＩ線断面図である。

【００３４】第４実施例は、第１実施例で示した揺動ガ
ス供給管９₁，９₂に、プラズマジェット流の軸線方向に
対し、重ねて揺動ガス供給管１０₁，１０₂を設けたもの
である。また、揺動ガス供給管９₁，９₂，１０₁，１０₂
にはそれぞれ揺動ガスの量を加減する液量調整弁１６が
装着されている。ガス噴射口ＯＵＴ１ａ，１ｂ（又はＯ
ＵＴ２ａ，２ｂ）から同時に揺動ガスを噴射することが
できる。これによれば、第１実施例の一段の揺動ガス供
給管に比較してプラズマジェット流の１ヶ所からの大流
量揺動ガスによる拡散を低く抑えられる。

【００３５】（第５実施例）図１７に本発明の第５実施
例の縦断面を示し、図１８に、図１７に示すプラズマジ
ェットトーチの下面を示す。なお、図１７は図１８のＸ
−Ｘ線断面図である。

【００３６】第５実施例は、第１実施例で示した揺動ガ
ス供給管９₁，９₂を外ノズル部材８に挿入して、揺動ガ
ス供給通路を外ノズル部材８の内部に収納したものであ
る。これによれば、外ノズル部材８に供給されるトーチ
冷却水によって揺動ガス供給通路も冷却されるので、溶
損等が防止される。

【００３７】以上述べた実施例（実施例１〜５）におい
て、プラズマトーチの加熱ガスとして還元性ガスを，揺
動ガスに還元性ガス又は不活性ガスを使用してプラズマ
ジェット流を揺動させることにより金属板表面，パイプ
材表面又は線材表面上の酸化被膜を還元作用により広範
囲に除去しうる。また、加熱ガスおよび揺動ガスに不活
性ガス又は活性ガスを使用してプラズマジェット流を揺
動させることにより広範囲に高温の熱照射を行え、広範
囲な金属，非金属等の溶解，焼入れ，焼もどし等が可能
となる。

【００３８】また、プラズマジェットトーチを加工材料
に対してある角度に傾けてセットしプラズマジェット流
を加工材料に斜めに照射することにより、より均一で広
範囲な熱照射が可能となり、またプラズマジェットトー
チを照射面に対し平行に近い角度にして揺動するプラズ
マジェット流により照射すればより均一な熱源が可能と
なる。

【００３９】

【効果】以上の通り本発明によれば、プラズマジェット
を中心軸線に対して揺動させるので、揺動させない場合
よりも、広い幅で加工対象材表面がプラズマジェットに
さらされる。揺動ガス噴出口を複数とすることにより、
種々の揺動幅，揺動パターン等を実現しうる。

【００４０】プラズマジェットのこのような偏向すなわ
ち揺動は、陽極点及びアーク電流路より前方側の外ノズ
ルより放出されたプラズマジェットに対して、揺動ガス
流によりもたらされるので、陽極点およびプラズマアー
ク電流路は磁界を作用させる場合のような挙動を示さな
い。すなわち、陽極点は自然挙動を行ない、外からの強
制移動による局部入熱過大がなくしかもプラズマアーク
電流路は大きく湾曲することがない。

【００４１】したがって、意図しない、外ノズル部材の
材料金属（例えば銅）の被膜を加工材料表面に生じたり
することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の縦断面図であり、図２
のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】図１に示すプラズマジェットトーチの下面を
示す平面図である。

【図３】図１に示すソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ２の
オン／オフ制御を示す電気回路である。

【図４】図１に示すソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ２の
オン／オフ、揺動ガス噴出口ＯＵＴ１，ＯＵＴ２からの
噴出ガス量，プラズマフレームの揺動方向およびプラズ
マアーク電流を示すタイムチャートである。

【図５】図１に示すプラズマジェットトーチの縦断面
図であり、プラズマアーク電流の揺動状態を示す。

【図６】本発明の第４実施例の縦断面図である。

【図７】図６に示す回転カム式ガス分配装置２０の構
成概要を示す断面図である。

【図８】図７のＷ−Ｗ線断面図である。

【図９】図７のＶ−Ｖ線断面図である。

【図１０】図７に示すガス分配カムロータ２２の回転
位置（基準をＰ点）に対する噴出口ＯＵＴ１，ＯＵＴ２
から噴出されるガス流量およびプラズマフレームの揺動
方向を示すタイムチャートである。

【図１１】本発明の第３実施例の縦断面図であり、図
１２のＩＸ−ＩＸ線断面図である。

【図１２】図１１に示すプラズマジェットトーチの下
面を示す平面図である。

【図１３】第３実施例の、図１０にかわるＶ−Ｖ線断
面図である。

【図１４】図１３に示すガス分配カムロータ２２の回
転位置（基準をＰ点）に対する噴出口ＯＵＴ１，ＯＵＴ
２，ＯＵＴ３およびＯＵＴ４から噴出されるガス流量お
よびプラズマフレームの揺動方向を示すタイムチャート
である。

【図１５】本発明の第４実施例の縦断面図であり、図
１６のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図１６】図１５に示すプラズマジェットトーチの下
面を示す平面図である。

【図１７】本発明の第５実施例の縦断面図であり、図
１８のＸ−Ｘ線断面図である。

【図１８】図１７に示すプラズマジェットトーチの下
面を示す平面図である。

【符号の説明】

１：電極２：チャック
３：キャップ４：電極台５：基幹
６：内ノズル部材６ｎ：内ノズル７：センタリングストーン
８：外ノズル部材８ｎ：外ノズル９₁，９₂，９₃，９₄，１０₁，１０₂：揺動ガス供給管
１４：絶縁カラー１５：鋼体１６：液量調整弁２０：回転カム式ガス分配装置
２１：分配本体２２：ガス分配カムロータ２２ａ：偏心部
２５：モータ２６：ガス管ＳＯＬ１，ＳＯＬ２：ソレ
ノイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05H 1/26 H05H 1/34 B23K 10/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非移行式プラズマトーチのプラズマノズル
より噴射するプラズマジェットに、プラズマノズルの中
心軸線と交差する方向でプラズマジェットを揺動させる
ための揺動ガスを当て、該方向の揺動ガス流量の増，減
を交互に繰返してプラズマジェットを前記方向に揺動さ
せる、非移行式プラズマジェット揺動方法。
【請求項２】非移行式プラズマトーチのプラズマノズル
より噴射するプラズマジェットに、プラズマノズルの中
心軸線を間にして相対向する１対の揺動ガス噴出口のそ
れぞれから該中心軸線と交差する方向に揺動ガスを当
て、それぞれの揺動ガス噴出口の揺動ガス流量の増，減
を繰返し、この繰返しを１対の揺動ガス噴出口につき同
一位相として、プラズマジェットを、前記１対の揺動ガ
ス噴出口を結ぶ線と前記中心軸線に対し所定角度の方向
に揺動させる、非移行式プラズマジェット揺動方法。
【請求項３】揺動ガス流量の増，減に同期して、プラズ
マアーク電流およびプラズマガス流量の少くとも一方を
増，減して、プラズマジェットの振れが小さいとき少く
とも一方を減らし振れが大きいとき増やす、請求項１又
は２記載の非移行式プラズマジェット揺動方法。
【請求項４】非移行式プラズマトーチのプラズマガスは
還元性ガス、揺動ガスは還元性ガス又は不活性ガスであ
り、揺動するプラズマジェットにより金属表面の酸化被
膜を広範囲に還元する、請求項１，２又は３記載の非移
行式プラズマジェット揺動方法。
【請求項５】非移行式プラズマトーチのプラズマガスは
不活性ガス又は活性ガスであり、揺動するプラズマジェ
ットにより熱処理対象材を広範囲に加熱する、請求項
１，２，３又は４記載の非移行式プラズマジェット揺動
方法。
【請求項６】電極，該電極の先端に対向する位置にプラ
ズマノズルを有するノズル部材，および、該ノズル部材
と前記電極の間の空間にガスを供給するためのガス流路
を有する非移行式プラズマジェットトーチ；前記プラズ
マノズルの先端部出口に設けられ、プラズマノズルから
噴射するプラズマジェットの流れ軸方向に対して所定の
角度でプラズマ流路と交差する揺動ガスを噴射するため
の揺動ガス噴出口；該揺動ガス噴出口に揺動ガスを供給
するための揺動ガス供給手段；および、前記揺動ガス噴出口と揺動ガス供給手段の間の揺動ガス
流路に介挿され、前記揺動ガス噴出口より噴射する揺動
ガス流量の増，減を交互に繰返す流量制御手段；を備え
ることを特徴とする非移行式プラズマジェット装置。
【請求項７】揺動ガス噴出口はプラズマノズルの中心軸
線に対向する複数個であり、流量制御手段は、１つの揺
動ガス噴射口より噴射する揺動ガス流量を増加するとき
他の１つの揺動ガス噴射口より噴射する揺動ガス流量を
減らす、請求項６記載の非移行式プラズマジェット装
置。
【請求項８】揺動ガス噴出口はプラズマノズルの中心軸
線に対向し、該中心軸線を中心とする回転方向に所定角
度を置いて配置された３箇以上であり、流量制御手段
は、１つの揺動ガス噴出口の揺動ガス流量の増，減に対
して所定のそれぞれ異った位相差で他の揺動ガス噴出口
の揺動ガス流量を増，減する請求項７記載の非移行式プ
ラズマジェット装置。
【請求項９】揺動ガス噴出口はプラズマノズルの中心軸
線に対向し該中心軸線が延びる方向に分布する複数個で
あり、流量制御手段は、該複数個の揺動ガス噴射口より
噴射する揺動ガス流量を、実質上同一位相で増，減す
る、請求項６記載の非移行式プラズマジェット装置。
【請求項１０】非移行式プラズマジェットトーチは、電
極に近い内ノズル部材および該内ノズル部材の外側にあ
る外ノズル部材を有し、揺動ガス噴出口をこの外ノズル
部材に設けた、請求項６，７，８又は９記載の非移行式
プラズマジェット装置。